1-1-Introducao

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Teoria das ComunicaçõesProf. André Noll Barreto
Teoria das Comunicações
1 - Introdução
Teoria das ComunicaçõesProf. André Noll Barreto
Enlace de um Sistema de Comunicação
mensagem
transdutor
sinal de
entrada
t
Transmissor
Modulador
sinal
transmitido
t
canal
t
sinal com
distorção

ruído
t
sinal com
distorção
e ruído
receptor
sinal de
saída
t
transdutor
mensagem
(estimada)
fonte destino
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Enlace
• Objetivo
• Enviar mensagem de uma fonte a um (ou mais) 
destino
• Eficientemente
• Fielmente
• Fonte
• Origina a mensagem
• Voz, vídeo, áudio, dados, ...
• Transdutor de fonte
• Converte mensagem em um sinal que pode ser 
transmitido
• Converte sinal recebido em uma mensagem
• Sinal pode ser analógico ou digital
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Mensagens Analógicas e Digitais
• Mensagens Analógicas:
• Valores podem assumir infinitos valores em um intervalo contínuo
• Exemplos
• Sinal de voz
• Intensidade luminosa de um pixel
• Dados meteorológicos (temperatura, umidade, etc)
• ....
• Mensagens digitais
• São constituídas de um número finito de símbolos (alfabeto)
• Exemplos:
• Mensagens de texto
• Frequência à aula
• Gols do Flamengo a cada jogo
• Bits
• ....
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Conversão Analógico-Digital
• conversão de um valor analógico para um digital é chamado de digitalização
• Quantização (eixo de valores)
• Acarreta perdas pelo erro de quantização (níveis são finitos)
• Amostragem (eixo do tempo)
• Pode ocorrer com perdas ou não (Teorema da Amostragem de 
Nyquist)
• Sinal digital pode ser representado como sequência de bits
t
Sinal analógico
Sinal digital
000
001
010
011
111
110
101
100
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Enlace - Transmissor
• Processa o sinal-mensagem e o adequa ao canal 
utilizado, gerando sinal
• Onda eletromagnética
– Rádio
– Luz
• Onda acústica
• ….
• Transmissor inclui:
• Codificação de canal,
• Multiplexação
• Modulação ou codificação de linha
• Amplificação
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Canal (1/2)
• Diversos significados em telecomunicações
• ex., um canal de TV, um canal de voz GSM
• No nosso caso: Meio físico para transmissão de informação
• O que constitui o canal?
• Características do equipamento
• Características do meio de transmissão
• Exemplos de meios de transmissão:
• Informação transmitida no espaço
• Cabo coaxial
• Fibra óptica
• Ar (comunicações sem fio, radiodifusão) 
• Água (sonar)
• Informação transmitida no tempo
• Meio de gravação (disco magnético ou ótico)
• Equipamentos:
• Antenas
• Amplificadores
• Cabeça de gravação magnética
• ....
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Canal (2/2)
• O canal atenua o sinal
• O canal distorce o sinal
• Linearmente
• Não linearmente
• O canal acrescenta ruído ao sinal
• Ruído é um sinal aleatório aditivo
• Possíveis fontes de ruído:
• Interferência de outras fontes de transmissão
• Interferência de equipamentos elétricos
• Relâmpagos, radiação solar
• Ruído térmico
• Arranhões e impurezas (em meios de armazenamento)
• ...
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Enlace - Receptor
• Processa o sinal eletromagnético recebido do canal
• Desfaz operações do transmissor
• demodulação,
• decodificação,
• Demultiplexação
• …
• Compensa distorções do canal
• Filtragem,
• Estimação de canal, 
• equalização,
• sincronização
• …
• Entrega estimativa do sinal mensagem
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Tempo x Frequência
• Sinal: variação do campo eletro-magnético ao longo do tempo g(t)
• Qualquer sinal no tempo pode ser representado no domínio da
frequência
• Transformada de Fourier
• É muitas vezes mais fácil analisar o sinal no domínio da frequência!
• Espectro é a representação do sinal na frequência
• Conceito amplamente utilizado
• Ex. : frequência de um canal de TV/rádio, largura de banda de um 
sinal de áudio, etc.
• Espectro é um conceito matemático!
t
f
G( f )
=
g( t)
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Modulação
• Uma portadora é um sinal sinusoidal de alta frequência fc
c(t) = A cos(2pfct + q)
• Modulação é o processo em que algum parâmetro de uma portadora
é modificado de acordo com um sinal mensagem, gerando um sinal
modulado
Modulador
m(t) x(t)
c(t)
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Exemplos de Modulação
P
o
rt
a
d
o
ra
S
in
a
l
M
e
n
s
a
g
e
m
S
in
a
l A
M
S
in
a
l 
F
M
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Modulação Analógica
• Converte um sinal-mensagem analógico de banda básica em um 
sinal analógico de alta frequência em banda passante
Sinal-mensagem
de banda básica
portadora
Sinal modulado
passa-faixa
f 0 Bm-Bm
M( f )
Na prática, geralmente fc >>Bm
-fc f fc0
S( f )
BT BT
Modulador
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Modulação Digital
• Converte um sinal-mensagem digital (sequência de bits) em um sinal
analógico de alta frequência em banda passante
Sinal-mensagem
digital
portadora
Sinal modulado
passa-faixa
-fc f fc0
S( f )
BT BT
Modulador01100101110 ...
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Por quê modular?
• Para facilitar a transmissão no meio físico
• Em transmissão sem fio, Tamanho de antenas limitado pelo
comprimento de onda
• Em fibras ópticas, para gerarmos sinais na frequência da luz
visível ( entre 4,3 x 1014 e 7.5 x 1014 Hz)
• Para transmitirmos vários sinais no mesmo meio físico
(multiplexação)
Fonte
1
Fonte
2
Fonte
3
Destinatário
1
Destinatário
2
Destinatário
3
Canal
Multiplex Demultiplex
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Multiplexação
• Transmissão de vários sinais no mesmo canal
• FDM (Frequency Division Multiplexing)
• Diferentes sinais em banda base modulados em portadoras 
diferentes
• Todos os sinais transmitidos simultaneamente
• TDM (Time division multiplexing)
• Uma só portadora para todos os sinais em banda base
• Diferentes sinais transmitidos em intervalos de tempo diferentes
• Aplica-se à transmissão digital
• Podemos combinar os dois métodos
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Medidas de quantidade de informação
 Mensagens analógicas:
 largura da banda básica ocupada pelo sinal-mensagem
 Ex. sinal de vídeo tem banda maior que sinal de áudio
 Para mensagens digitais:
 a taxa de bits ou largura de banda digital (bit/s or bps) não é 
exatamente uma medida da quantidade de informação contida 
em um fluxo de bits,
 mensagem pode ter redundância
 mas geralmente está relacionada com essa quantidade. 
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Qualidade em Sinais Analógicos
• Razão Sinal-Ruído (RSR)
• Signal-to-Noise-Ratio (SNR)
• Razão entre potência do sinal (P) e a potência do ruído (N)
N
P
RSR 
• Na maior parte dos canais, potência do sinal cai com distância, mas do ruído
não  RSR diminui
distância
p
o
tê
n
c
ia sinal
ruído
• Normalmente medido em dB
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Decibel (dB)
• Razão entre potências:
• dB é adimensional
• Algumas unidades de potência:
• porém, para amplitudes AS e AN
dBdB
dB
NPNP
N
P
RSRRSR


1010
1010
log10log10
log10log10
10/
10 dB
RSR
RSR 














mW1
log10
W1
log10
10dBm
10dBW
P
P
P
P


















N
S
N
S
dB
A
A
A
A
RSR
AP
102
2
10
2
log20log10
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Qualidade em Sinais Digitais
 Taxa de erro de bit (bit error rate – BER)
• Bits são usualmente agrupados em pacotes
• Taxa de erro de pacotes ou quadros
• (packet error rate – PER, frame error rate- FER ou block error rate 
- BLER )
• Um bit errado já inviabiliza pacote
• BER/PER desejada depende do serviço
• BER depende da RSR do sinal analógico modulado
recebidosbitsdetotalnúmero
errocomsrecuperadobitsdenúmero
BER 
recebidosquadrosdetotalnúmero
errocomquadrosdenúmeroFER 
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Critérios para escolha de um esquema de 
transmissão
BT Ps Cx Q
tdeIt Q
ldeIr
BT – Largura da banda 
de transmissão
Ps – Potência do sinal 
transmitido
Qtde It – Quantidade de 
informação 
transmitida
Recursos 
primários de 
um sistema de 
comunicação
Qlde Ir – Qualidade da 
informação 
recebida
Cx – Complexidade dos 
esquemas de 
transmissão e de 
recepção
Objetivo é maximizar a quantidade de informação e a qualidade, 
utilizando poucos recursos e com baixa complexidade....